Faculdade de Ciências Farmacêuticas Campus de Araraquara
Alice Haddad do Prado
Desenvolvimento e caracterização de sistemas líquido cristalinos
para incorporação de
p
-metoxicinamato de octila
Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Faculdade de Ciências Farmacêuticas
Campus de Araraquara
Desenvolvimento e caracterização de sistemas líquido cristalinos
para incorporação de
p
-metoxicinamato de octila
Alice Haddad do Prado
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao curso de Graduação em Farmácia-Bioquímica, da Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Araraquara, da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” - UNESP para obtenção do grau de
Farmacêutica-Bioquímica.
Orientador: Prof. Dr. Marlus Chorilli Co-orientadora: Profa. Dra. Rosângela Gonçalves Peccinini
DEDICATÓRIA
AGRADECIMENTOS
Aos meus irmãos, Ariane, Vitor e Luiza, por tudo que me permitiram vivenciar, que estiveram comigo em todos os momentos, que me aguentaram, ajudaram e incentivaram a ir atrás dos meus sonhos, principalmente o de estudar na Unesp. Obrigada pelo amor, pelas alegrias e pelo apoio.
À minha mãe, Silvinha Haddad, por me ensinar o certo e o errado e por me deixar livre para fazer minhas próprias escolhas e aprender com isso. Obrigada pela paciência, pelo amor e por ser o exemplo de que devemos abraçar nosso talento e seguir nossos sonhos.
Ao meu pai, Alfêu Prado, por me mostrar que não importa o que fazemos contanto que nos faça bem e que não importa o que temos se estamos em paz com quem vivemos. Obrigada por sempre me acolher, me mimar e me mostrar o caminho certo.
Ao meu tio, Beto Haddad, por sempre me apoiar e me dar coragem, por puxar minha orelha e ao mesmo tempo me fazer sentir a mais linda das lindas. Obrigada por me incentivar sempre.
À Profa. Dra. Rosângela Peccinini por estar ao meu lado desde o início da graduação, me confortando, me dando conselhos e me ajudando sempre. Obrigada pelos ensinamentos, pelo carinho e atenção e pelo exemplo de pessoa e profissional.
Ao Prof. Dr. Marlus Chorilli por acreditar no meu potencial, por me acolher e me guiar, por me tranquilizar nos momentos de tensão, por estar sempre presente e ser o melhor orientador que poderia ter. Obrigada pelo aprendizado e oportunidade.
À Giovana Calixto, à Jéssica Bernegossi, à Roberta Rigon e à Maíra Gonçalvez por toda a atenção e amizade. Esse trabalho não seria possível sem a ajuda de vocês. Obrigada por tudo que me ensinaram, pela paciência e pelas risadas.
darem muitas alegrias e força para continuar. Obrigada pelo carinho, amor e amizade.
À República Intrometeu pela amizade, carinho e acolhimento nas horas boas e ruins, por se tornarem minha segunda família, por se preocuparem e cuidarem de mim, por serem os melhores. Obrigada pelas conversas, pelas risadas, pelo incentivo e pela paciência.
Ao meu namorado, Victor Valerio, por me ajudar quando mais precisei, por me tornar uma pessoa melhor, por confiar, por me ouvir, por me dar forças e por me ensinar tanto sobre a vida e as pessoas. Obrigada pela compreensão, pelo respeito e pelo amor.
Aos professores e funcionários da Faculdade de Ciências Farmacêuticas pela atenção, pelos ensinamentos, pelo auxílio e simpatia.
Às gestões 59ª, 60ª e 61ª da Jornada Farmacêutica da Unesp por me proporcionarem momentos inesquecíveis de trabalho em equipe, de amizade e de responsabilidade. Obrigada pelo crescimento pessoal e profissional.
Ao Prof. Dr. Marcos Corrêa por ter me acompanhado e me ensinado tudo que sei sobre Cosmetologia. Obrigada pelo aprendizado, pelas conversas, conselhos e por aceitar participar da minha banca de defesa.
À Dra. Kelly Pestana pela ajuda, pela amizade e pela atenção. Obrigada por estar sempre ali quando preciso e também por aceitar fazer parte da minha banca de defesa.
RESUMO
A exposição da pele humana à luz solar pode causar danos como eritema, câncer e envelhecimento precoce. Uma das maneiras de proteger a pele e, consequentemente, diminuir esses efeitos, é a utilização de filtros solares, como o p
-metoxicinamato de octila (OMC), filtro solar orgânico. Porém, para a ação do filtro solar, é extremamente importante sua permanência nas camadas mais externas da epiderme, de forma a evitar efeitos sistêmicos. Sistemas de liberação baseados em nanotecnologia, dentre eles os sistemas líquido-cristalinos (SLC), são capazes de aumentar a retenção do composto nas camadas mais externas da pele, possibilitando maior proteção contra os raios ultravioleta (UV). O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um sistema nanoestruturado constituído por silicones contendo OMC para posterior avaliação da permeação e retenção cutânea deste composto em modelo in vitro. Foram desenvolvidos sistemas
constituídos por Procetyl® AWS - álcool cetílico etoxilado propoxilado (tensoativo -
T), silicone fluido de copolímero glicol - DC® 193 (fase oleosa - O) e dispersão de
policarbofil 0,5% como fase aquosa (A). Os sistemas foram caracterizados por microscopia de luz polarizada (MLP), reologia, análise de textura e bioadesão in vitro. Análises de MLP sugeriram a obtenção de sistemas líquido-cristalinos de fases
cúbicas e hexagonais, sendo selecionadas para os demais ensaios de caracterização as formulações 22, 23, 24 e 25, constituídas de 50% A, 40% T e 10% O; 40% A, 40% T e 20% O; 30% A, 40% T e 30% O e 20% A, 40% T e 40% O, respectivamente. Os dados reológicos evidenciaram que a formulação 22 contendo 5% de OMC (22F) apresentou características elásticas, o que pode favorecer a aplicação cutânea. Os ensaios de perfil de textura mostraram que a incorporação do filtro solar no sistema pode favorecer a retenção da formulação na pele, em virtude da alta adesividade e a análise da bioadesão in vitro mostrou que a formulação 22F
ABSTRACT
The human skin exposure to sunlight can cause damage such as erythema, cancer and premature aging. One of the ways to protect the skin and, consequently, decrease these effects, is use sunscreen, as the octyl methoxycinnamate (OMC), a organic sunscreen. For the sunscreen real action, it is extremely important their permanence in the outer layers of the epidermis, in order to avoid systemic effects. Drug delivery systems based on nanotechnology, including liquid-crystalline systems, are able to increase the retention of the compound in the outer layers of the skin, providing greater protection against ultraviolet (UV) rays. This work aims the development of nanostructured systems consisting of silicones with OMC for subsequent evaluation of permeation and cutaneous retention of this compound in vitro. Systems have been developed consisting of Procetyl AWS ® - propoxylated
cetyl alcohol ethoxylate (surfactant - T), silicone glycol copolymer fluid - DC 193 ® (oil phase - O) and 0.5% polycarbophil dispersion as the aqueous phase (A). The systems were characterized by polarized light microscopy (MLP), rheology, texture analysis and in vitro bioadhesion. Analyses of systems by MLP suggests obtaining
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Estrutura molecular do p-metoxicinamato de octila (KIKUCHI e YAGI,
2011). ... 14
Figura 2. Diagrama ternário e caracterização dos sistemas. ... 25
Figura 3. Diagrama ternário e formulações com estruturas estriadas. ... 27
Figura 4. Diagrama ternário e seleção das formulações. ... 28
Figura 5. Microscopia de luz polarizada (formulação 22) mostrando campo escuro. ... 29
Figura 6. Microscopia de luz polarizada (formulação 23) contendo estrias. ... 30
Figura 7. Microscopia de luz polarizada (formulação 24) mostrando campo escuro. ... 30
Figura 8. Microscopia de luz polarizada (formulação 25) mostrando campo escuro. ... 30
Figura 9. Microscopia de luz polarizada (formulação 27) contendo estrias. ... 31
Figura 10. Reograma das formulaçoes 22, 23, 24 e 25 ... 14
Figura 11. Reograma das formulações 22 e 22F. ... 35
Figura 12. Reograma das formulações 23 e 23F. ... 35
Figura 13. Reograma das formulações 24 e 24F. ... 36
Figura 14. Reograma das formulações 25 e 25F. ... 36
Figura 15. Variação do módulo de armazenagem G’ e de perda G’’ em função da frequência para 22 e 22F. ... 14
Figura 16. Variação do módulo de armazenagem G’ e de perda G’’ em função da frequência para 23 e 23F. ... 38
Figura 17. Variação do módulo de armazenagem G’ e de perda G’’ em função da frequência para 24 e 24F. ... 39
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Seleção das formulações. ... 21
Tabela 2. Comportamento de fluxo (n) das formulações. ... 33
Tabela 3. Análise de perfil de textura. ... 41
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
A - Fase aquosa
DNA - ácido desoxirribonucleico G’ - Módulo de armazenagem G’’ - Módulo de perda
IUV - Índice de radiação ultravioleta MLP - Microscopia de luz polarizada O - Fase oleosa
OMC - Metoxicinamato de octila PLGA - Poli-lactídeo-co-glicolídeo SLT - Sistema líquido transparente SLTr - Sistema líquido translúcido SVT - Sistema viscoso transparente SVTr - Sistema viscoso translúcido T - Tensoativo
LISTA DE SÍMBOLOS
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ... 12
2. OBJETIVO ... 19
3. METODOLOGIA ... 19
3.1 Materiais ... 19
3.2 Equipamentos ... 19
3.3 Métodos ... 20
3.3.1 Preparação das formulações ... 20
3.3.2 Análise estrutural das formulações ... 21
3.3.2.1 Microscopia de luz polarizada ... 21
3.3.2.2 Determinação do comportamento reológico ... 21
3.3.2.3 Avaliação do perfil de textura (TPA) ... 22
3.3.2.4 Análise de Bioadesão in vitro ... 23
3.3.2.5 Análise estatística ... 23
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 24
4.1 Construção do diagrama ternário ... 24
4.2 Microscopia de luz polarizada (MLP) ... 26
4.3 Comportamento reológico ... 31
4.4 Análise de perfil de textura (TPA) ... 40
4.5 Análise da bioadesão in vitro ... 41
5. CONCLUSÃO ... 43
1. INTRODUÇÃO
A luz solar é composta por um espectro contínuo de radiação eletromagnética que está dividido em três regiões de comprimentos de onda principais: ultravioleta, visível e infravermelho. A radiação ultravioleta (UV), definida pelos comprimentos de onda de 200-400 nm, é dividida nos grupos: UVA (320-400 nm), UVB (280-320 nm) e UVC (200-280 nm). Os raios UVC são bloqueados pela camada de ozônio, enquanto que os raios UVA e UVB atingem a superfície da Terra em quantidades suficientes para causar consequências para a pele e os olhos (MATSUMURA e ANANTHASWAMY, 2004).
A exposição excessiva à radiação UV é um importante fator de risco para queimaduras e para o desenvolvimento de câncer de pele (SHI et al., 2012). Além
disso, pode causar eritemas, doenças oculares, alterações no DNA, envelhecimento precoce da pele e imunossupressão. Os raios solares UVB são limitados a camadas superiores da pele e principalmente relacionados a eritemas e queimaduras. Enquanto que os raios UVA atingem camadas mais profundas da pele e são capazes de danificar o DNA, geralmente pela produção de espécies reativas de oxigênio (KOCKLER et al., 2012; DEBUYS et al., 2000).
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de pele. O melanoma maligno conta com 48 mil dessas mortes. Na França, a incidência de melanoma duplica a cada 10 anos (DÉVÉHAT et al., 2013; JONES et al., 2012).
A irradiação UV aguda induz lesões no DNA que podem levar a mutações se não forem reparadas. Para isso, as células são equipadas de mecanismos de reparação de DNA. Já a exposição crônica promove a deterioração progressiva da estrutura e função cutânea, através de recorrentes lesões agudas e inflamatórias que podem levar ao desenvolvimento de câncer de pele (MATSUMURA e ANANTHASWAMY, 2004).
Apesar da exposição à radiação solar em excesso causar danos à saúde, pequenas quantidades são essenciais para a produção de vitamina D. Portanto, para conscientizar e alertar a população ao que diz respeito à exposição solar diária foram estabelecidas recomendações pela Organização Mundial da Saúde através do índice de radiação UV (IUV), calculado a partir dos níveis de ozônio na atmosfera. O IUV é classificado como baixo, médio, alto ou extremo e representa o valor de exposição máximo diário referente ao horário de maior incidência de radiação UV, ou seja, ao meio dia (CORREA, 2003; OMS, 2013).
A RDC nº 30 de 01 de junho de 2012 define protetor solar como qualquer preparação cosmética destinada a aplicação na pele e lábios, com a finalidade exclusiva ou principal de protegê-la contra a radiação UVB e UVA, absorvendo, dispersando ou refletindo a radiação (ANVISA, 2012). Para exercerem tal ação, os protetores solares apresentam na sua composição uma grande variedade de filtros solares.
estrutura química são capazes de absorver a radiação UV de comprimentos de onda específicos, e filtros inorgânicos, ou físicos, que podem absorver e dispersar a radiação UV. Ambos são amplamente utilizados a fim de evitar queimaduras solares, envelhecimento e câncer de pele (DRAELOS, 2006; SHI et al., 2012).
O p-metoxicinamato de octila (OMC – Figura 1) - cinamato mais utilizado
globalmente - é um filtro UVB orgânico desenvolvido na década de 1950, derivado de ácido cinâmico com um grupamento metoxi na posição para e esterificado com 2-etil-hexanol, seu nome químico é 2-etil-hexil-3-(4-metoxifenil)-2-propeonato de etilo. Está presente em vários produtos cosméticos e, em virtude de sua característica de lipossolubilidade, é incluído principalmente nos produtos que necessitam de resistência à água. No Brasil, Japão e Europa o valor máximo permitido para incorporação é de 10% e nos Estados Unidos é de 7,5% (CHISVERT; PASCUAL-MART; SALVADOR, 2011; JIMÉNEZ et al., 2004; ZAMBON, 2011).
Figura 1. Estrutura molecular do p-metoxicinamato de octila (KIKUCHI e YAGI, 2011).
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O OMC apresenta absorção máxima no comprimento de onda de 311 nm. Porém, tem sido relatada sua degradação pela luz solar e consequente transformação no isômero CIS, cujo pico de absorção é mais baixo (265nm), o que diminui sua eficácia. Por isto, é geralmente associado a filtros com espectro mais amplo, quando se deseja maior proteção (CABRAL; PEREIRA; PARTATA, 2011; KULLAVANIJAYA e LIM, 2005). Estudos feitos por Dévéhat et al. (2013) sobre a
atividade fotoprotetora do OMC apresentaram resultados de absortividade da luz solar no intervalo de 5.200 – 9.100 L mol-1 cm-1 considerando que a seleção de filtros UV foi realizada por um coeficiente de extinção molar (ε) superior a 10.000 L mol-1
cm-1.
Um filtro solar ideal deve absorver a radiação UV em um amplo espectro e, fisicamente, cobrir e aderir bem à pele, bem como resistir à remoção pela água. Além disso, para ser eficaz, deve permanecer na camada mais externa da pele com permeação mínima para a circulação sistêmica (JIMÉNEZ et al., 2004).
Um dos grandes problemas atualmente enfrentados, não somente pelo OMC, mas também por outros filtros orgânicos, é a questão da segurança de tais substâncias. Alguns estudos têm detectado OMC em amostras de sangue, urina e leite após sua aplicação tópica, o que indica que os seres humanos são sistematicamente expostos a este composto (JANJUA et al., 2004; SCHLUMPF et al., 2008). Como exemplo, Axelstad et al. (2010) realizaram um estudo com a
aplicação de OMC em ratas durante a gestação e lactação e observaram a desregulação endócrina nos filhotes com diminuição dos hormônios tiroxina (T4) e testosterona, o que indica que houve absorção sistêmica deste filtro. Por sua vez, Ozáez et al. (2013) realizaram um estudo sobre o efeito da exposição em insetos
exposição por 24 horas, proporcionando um forte apoio para um possível efeito perturbador sobre a via hormonal em animais invertebrados.
Sabe-se que o desempenho de uma formulação de filtro solar depende não só das propriedades físico-químicas dos filtros, mas também do veículo utilizado. Assim, com o objetivo de aumentar a retenção do filtro solar na pele, diversos estudos que envolvem o desenvolvimento de carreadores mais adequadas para incorporação dos filtros têm sido realizados. Dentre estes carreadores, os sistemas nanoestruturados tem atraído atenção significativa, uma vez que podem apresentar vantagens em termos de retenção na pele e ausência de penetração através da camada epidérmica (SHI et al., 2012).
Alguns estudos têm abordado a incorporação de fotoprotetores em sistemas nanoestruturados. Brinon et al. (1999) observaram que a difusão de OMC
incorporado em sistemas lamelares foi fortemente dependente da estrutura do cristal líquido e das propriedades físico-químicas do soluto. Já Jiménez et al. (2004)
realizaram estudos incorporando OMC em nanocápsulas e emulsões simples. Os autores observaram aumento da retenção cutânea e diminuição da liberação e da penetração na pele para o OMC nanoencapsulado.
Perugini et al. (2002) estudaram a influência do encapsulamento do OMC em
nanopartículas de PLGA (poli-lactídeo-co-glicolídeo) na decomposição pela luz solar e observaram redução da fotodegradação. Por sua vez, Alvarez-Roman et al. (2001)
realizaram um estudo com OMC incorporado em nanocápsulas biodegradáveis e gel convencional e observaram melhor proteção aos raios UV e melhor capacidade de inibição do eritema induzido para o OMC em nanocápsulas.
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elétricas e magnéticas semelhantes aos sólidos, o que caracteriza sua estrutura, orientação e/ou posição. Apresentam, portanto, um estado intermediário entre sólidos e líquidos, e por essa razão, são também chamados de mesofases, sendo formados espontaneamente na interface do óleo e da água (BEVACQUA et al.,
1991). São divididos em duas classes: termotrópicos, nos quais a temperatura é o parâmetro fundamental, e os liotrópicos, formados após a adição de um solvente (MÜLLER-GOYMANN, 2004; BECHTOLD, 2005; LAGERWALL e SCALIA, 2012).
Cristais líquidos liotrópicos podem ser proporcionados por certos tensoativos em água, a uma dada temperatura e concentração. À medida que a concentração do tensoativo é aumentada pode-se obter diferentes formas de SLC, sendo elas: lamelar, hexagonal e cúbicas (GABBOUN et al., 2001).
A forma líquido-cristalina mais comumente encontrada em cosméticos é a liotrópica, que assume um arranjo estrutural designado como lamelar, responsável pela estabilização da formulação através do aumento da viscosidade (KLEIN, 2002). Mesofases liotrópicas contêm, no mínimo, dois componentes: o componente orgânico, por exemplo, tensoativo e seu solvente. A adição de um solvente, tal como a água, irá hidratar seletivamente a porção hidrofílica das moléculas de tensoativo, evitando as regiões hidrofóbicas (HYDE, 2001).
Os SLC possuem aplicações que atendem a atual expectativa de formulação para uso tópico (SANTOS, 2006). A sua utilização em cosméticos apresenta vantagens como o aumento da estabilidade e solubilidade, incorporação e liberação controlada de ativos, pois os cristais líquidos protegem as substâncias ativas sensíveis contra a degradação térmica ou fotodegradação e promovem aumento da retenção de água no estrato córneo proporcionando aumento na hidratação cutânea (BEVACQUA et al., 1991; MORAIS, 2007).
Medidas de reologia são utilizadas a fim de determinar a viscosidade dinâmica dos SLC, obtendo-se como resultado a curva de viscosidade em relação ao fluxo e à viscoelasticidade, por meio dos parâmetros módulo de armazenagem (G’) e módulo de perda (G”), obtendo-se, neste caso, informação sobre a estruturação das amostras (SCHRAMM, 2002).
A reologia adquiriu posição permanente nos testes de estabilidade, uma vez que as características reológicas são propriedades importantes a serem consideradas na fabricação, estocagem e aplicação de produtos de uso tópico, interferindo na forma de utilização do produto, na adesão ao tratamento e, também, na aceitação do produto pelo consumidor (ISAAC, 2008).
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resistência contra a compressão e adesão, tornando as duas técnicas complementares (CARVALHO et al., 2012; JONES et al., 1998).
Informações sobre o fluxo, propriedades viscoelásticas e bioadesivas de formulações dérmicas tornam-se cada vez mais importantes, tendo em vista o crescimento de produtos tópicos no mercado farmacêutico, como os protetores solares que, por sua vez, devem apresentar um comportamento pseudoplástico produzindo uma película protetora sobre a superfície da pele (CARVALHO, 2012).
2. OBJETIVO
O objetivo desde estudo foi desenvolver e caracterizar sistemas líquido-cristalinos para incorporação de p-metoxicinamato de octila.
3. METODOLOGIA
3.1 Materiais
Água deionizada em sistema Milli Q com condutividade 18,2μS.cm-1; Álcool cetílico etoxilado propoxilado – Procetyl® AWS;
Metoxicinamato de octila – OMC (Deg);
Polycarbophil – NOVEON® AA-1 (Lubrizol);
Silicone fluído de copolímero glicol – DC® 193 (Dow Corning®); Trietanolamina;
3.2 Equipamentos
Analisador de textura TA-XTplus - Stable Micro Systems®;
Lavadora Ultrassônica - Unique®;
Microscópio de luz polarizada Olympus BX41 com Câmara acoplada QColor3 Olympus America INC;
Peagômetro – Gehaka®;
Reômetro (Intrumonts Rheometers AR 2000 TA, modelo AR 2000);
Sistema de purificação de água Millipore®, Milli-Q Plus.
3.3 Métodos
3.3.1 Preparação das formulações
A preparação da dispersão de policarbofil foi feita dispersando o Polycarbophil (NOVEON® AA-1) em água após pesagem em balança analítica e posterior agitação
durante 15 minutos. O pH 7,0 foi alcançado com o auxílio de trietanolamina.
Para a preparação dos sistemas, os componentes foram pesados em balança analítica. A dispersão de policarbofil 0,5% (fase aquosa) foi pesada em um gral e o silicone fluido de copolímero glicol - DC® 193 (fase oleosa) misturado com o Procetyl® AWS- álcool cetílico etoxilado propoxilado (tensoativo). Posteriormente, a
mistura de silicone e tensoativo foi acrescentada lentamente à dispersão aquosa polimérica, sendo homogeneizada com um pistilo. O filtro solarp-metoxicinamato de
octila (OMC) foi adicionado na concentração de 5% na fase oleosa.
21
3.3.2 Análise estrutural das formulações 3.3.2.1 Microscopia de luz polarizada
As análises foram realizadas colocando-se pequena quantidade da formulação sobre uma lâmina de vidro coberta com uma lamínula, as quais foram analisadas com um microscópio de luz polarizada Jenamed, Carl Zeiss, avaliando-se a homogeneidade das dispersões, observando a presença de anisotropia (indicativo de presença de cristais líquidos). O aumento utilizado foi de 20 vezes (CHORILLI et al., 2009).
Após o desenvolvimento das formulações e análise dos resultados de microscopia de luz polarizada algumas amostras foram selecionadas, sendo mantida a concentração de 40% de Procetyl® AWS. A Tabela 1 apresenta as formulações
selecionadas e suas respectivas proporções de tensoativo, óleo e água.
Tabela 1. Seleção das formulações.
Formulações Tensoativo (%) Óleo (%) Água (%)
22 40 10 50
23 40 20 40
24 40 30 30
25 40 40 20
A estas formulações, adicionou-se 5% de OMC na fase oleosa, obtendo-se as formulações 22F, 23F, 24F e 25F.
3.3.2.2 Determinação do comportamento reológico
Instruments Rheometers AR 2000 TA, com geometria placa cone com 40 mm de
diâmetro, 2 graus de ângulo, gap de 52 µm e à temperatura de 32 ± 0,5ºC.
Para o estudo reológico contínuo, uma pequena amostra dos sistemas foi colocada, cuidadosamente, na placa inferior do reômetro, e esperou-se o tempo de repouso de 3 minutos para o início da análise. A taxa de cisalhamento utilizada foi de 0 a 100 s-1 para a curva ascendente e de 100 a 0 s-1 para a curva descendente,
durante 120 segundos cada curva. O teste foi realizado em triplicata.
Para a realização do estudo oscilatório, primeiramente, colocou-se o reômetro no modo amplitude sweep para a realização do teste de varredura de tensão para
determinação da tensão da região viscoelástica. Para esse teste foi utilizada uma faixa de tensão de cisalhamento de 0 a 50 Pa e frequência de 0,6283 rad/s. Após a determinação da tensão de 1 Pa da região viscoelástica, colocou-se o reômetro no modo frequency sweep para realização do teste de varredura de frequência para
determinação do módulo de armazenagem ou elástico (G’) e módulo de perda ou viscoso (G''). Para esse teste foi utilizada a faixa de frequência de 0,6283 a 62,831 rad/s, à tensão de 1 Pa. Os testes foram realizados em triplicata.
3.3.2.3 Avaliação do perfil de textura (TPA)
23
embaixo da sonda analítica (10 mm de diâmetro) do analisador de textura, que foi programada para comprimir a amostra à velocidade de 0,5 mm/s até a profundidade pré-definida (10 mm) e retornar para a superfície da amostra na mesma velocidade. Após 5 segundos de repouso, uma segunda compressão iniciou-se, nas mesmas condições. Todas as análises foram realizadas em triplicatas, à temperatura de 32 ± 0,5 ºC (CALIXTO, 2013).
3.3.2.4 Análise de Bioadesão in vitro
Um analisador de textura TAXTplus foi utilizado, empregando como membrana pele de orelha de porco. Com os resultados obtidos, uma curva força x distância foi construída, na qual foram obtidos valores da força de separação, do tempo de contato, do pico da força, do trabalho de tração e da deformação do sistema até a ruptura. Os ensaios serão realizados em triplicata (KOFII et al., 2006).
3.3.2.5 Análise estatística
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Construção do diagrama ternário
O diagrama ternário é um diagrama de fases representado por um triângulo equilátero no qual seus lados equivalem às fases oleosa, aquosa e tensoativo. Os vértices do triângulo representam 0% e 100% da proporção de sua respectiva fase. A variação da composição de três componentes permite uma ampla variedade de formulações que diferem no seu comportamento físico-químico. Portanto, a construção do diagrama ternário é uma excelente ferramenta que proporciona uma visão geral indicando onde podem ocorrer as transições de fase líquido-cristalinas, assim como a formação de emulsão e microemulsões (CARVALHO, 2012).
25
DC® 193
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
PROCETYL® AWS
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Dispersão de PP 0,5% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Sistema Viscoso Transparente
Sistema Viscoso Translúcido Sistema Líquido Transparente Sistema Líquido Translúcido
Figura 2. Diagrama ternário e caracterização dos sistemas.
Dessa forma, os sistemas foram classificados em Sistema Viscoso Transparente (SVT), Sistema Viscoso Translúcido (SVTr), Sistema Líquido Transparente (SLT) e Sistema Líquido Translúcido (SLTr).
4.2 Microscopia de luz polarizada (MLP)
A MLP classifica os sistemas em anisotrópicos e isotrópicos. Os cristais líquidos anisotrópicos são capazes de desviar a luz sob um plano de luz polarizada e podem ser denominados como cristal líquido de fase hexagonal ou de fase lamelar, enquanto que cristais líquidos opticamente isotrópicos, que não são capazes de desviar a luz nas mesmas condições, são denominados como cristal líquido de fase cúbica (HYDE, 2001). No caso, os sistemas anisotrópicos podem apresentar, em sua fotomicrografia, estruturas estriadas que condizem com a formação de cristais líquidos de fase hexagonal ou podem apresentar estruturas em cruz de malta indicando presença de cristais líquidos de fase lamelar. Já os sistemas isotrópicos apresentam em sua fotomicrografia um campo escuro e indicam a formação de fase cúbica ou microemulsão (CHORILLI et al., 2009).
Além disso, as três fases podem ser diferenciadas pela sua viscosidade, da seguinte forma: a fase lamelar é representada pela baixa viscosidade quando comparada com a fase hexagonal, que se assemelha a um gel, enquanto que a fase cúbica é responsável pelo maior grau de viscosidade entre elas (FORMARIZ et al.,2005; GABBOUN et al., 2001).
27
DC® 193
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
PROCETYL® AWS
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Dispersão de PP 0,5% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Campo escuro Estrias Campo escuro Campo escuro
Figura 3. Diagrama ternário e formulações com estruturas estriadas.
Desta forma, observa-se a formação de SLC liotrópicos de fase hexagonal na faixa de 40-50% de tensoativo, uma vez que ocorreu a transição de sistema viscoso isotrópico para sistema viscoso anisotrópico, com formação de estruturas líquido-cristalinas estriadas.
Portanto, foram escolhidas as formulações 22, 23, 24 e 25, destacadas na Figura 4, para caracterização físico-química dos diferentes sistemas formados por Procetyl® AWS, Policarbofil e DC®193. A constituição das formulações é a seguinte:
F22: 50% A, 40% T e 10% O; F23: 40% A, 40% T e 20% O; F24: 30% A, 40% T e 30% O e F25: 20% A, 40% T e 40% O.
DC® 193
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
PROCETYL® AWS
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Dispersão de PP 0,5% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Campo escuro Estrias Campo escuro Campo escuro
Figura 4. Diagrama ternário e seleção das formulações.
Primeiramente, o desenvolvimento das formulações utilizando diferentes proporções de tensoativo visou a obtenção de sistemas nanoestruturados para melhor eficácia do ativo incorporado. Porém, sabe-se que altas concentrações de tensoativos em formulações tópicas podem ocasionar efeitos indesejáveis, principalmente irritação cutânea (CHORILLI, 2007). Assim, procurou-se utilizar um tensoativo com baixo potencial irritante. Os tensoativos não iônicos, como o Procetyl® AWS, apresentam concentração micelar geralmente menor que de tensoativos ionicamente carregados, por isso são menos irritantes e mais tolerados (MALMSTEN, 2002). As formulações foram selecionadas para caracterização fixando-se em 40% a concentração de tensoativo, pois foi a menor concentração de
29
tensoativo que possibilitou a obtenção de regiões com diferentes características, como cristais líquidos e microemulsões.
Além disso, procurou-se utilizar na formulação moléculas de silicone, por serem muito utilizados na cosmetologia, uma vez que apresentam vantagens como sensação de sedosidade sem ocasionar aparência oleosa, além de auxiliar na espalhabilidade da formulação, garantindo melhor homogeneidade dos componentes presentes e, consequentemente, um bom sensorial (DONOLATO et al.,2001).
Por sua vez, a utilização do policarbofil, um polímero com elevado peso molecular, é interessante por apresentar excelentes propriedades bioadesivas, sendo importante para manter uma longa permanência da formulação no local de ação. Por ser derivado do ácido poliacrílico, o policarbofil é insolúvel em água, mas forma um hidrogel viscoso quando hidratado (WOODLEY, 2001).
As fotomicrografias com aumento de 20 vezes das formulações estão ilustradas nas Figuras 5 a 9.
Figura 6. Microscopia de luz polarizada (formulação 23) contendo estrias.
Figura 7. Microscopia de luz polarizada (formulação 24) mostrando campo escuro.
31
Figura 9. Microscopia de luz polarizada (formulação 27) contendo estrias.
Verifica-se que as formulações 22, 24 e 25, apresentadas nas Figuras 5, 7 e 8, respectivamente, são isotrópicas, ou seja, sob o plano de luz polarizada não desviaram a luz. As formulações 24 e 25, caracterizadas como SLT, sugerem a formação de sistema microemulsionado, uma vez que a viscosidade aparente da mesofase líquido-cristalina cúbica é extremamente elevada (GABBOUN et al., 2001;
HYDE, 2001).
As fotomicrografias das formulações 23 e 27, apresentadas nas Figuras 6 e 9, respectivamente, revelaram estruturas em forma de estrias, sendo característica de mesofase líquido-cristalina hexagonal (CALIXTO, 2013).
4.3 Comportamento reológico
permitem a análise da tixotropia, da área de histerese e a determinação do limite de escoamento (ISAAC et al., 2008).
A curva ascendente nos dá a classificação do comportamento de fluxo em newtoniano, dado por uma reta que passa pela origem, ou não newtoniano que pode ser classificado como pseudoplástico, dilatante ou plástico. Um fluxo newtoniano refere-se a uma viscosidade constante, enquanto que um fluxo não newtoniano apresenta viscosidade não constante, sendo esta, afetada por mudanças na taxa de cisalhamento. Já a curva descendente nos informa se o material tem um comportamento tixotrópico ou reopético (SCHRAMM, 2006). Essa última denominação diz respeito à capacidade de se reestruturar, ou seja, recuperar sua estrutura inicial quando a taxa de cisalhamento for diminuída (ISAAC et al., 2008).
A utilização da Equação 1 abaixo permite caracterizar, a partir dos reogramas, o comportamento de fluxo, dado por n.
k
n (Equação 1)onde
é a taxa de cisalhamento, k é o índice de consistência,
é a tensão de
cisalhamento e o n é o comportamento de fluxo. O valor de n=1 representa um fluído newtoniano, n>1 representa um fluído dilatante e n<1 representa um fluído pseudoplástico (CHEN e DAI, 1984).33
Tabela 2. Comportamento de fluxo (n) das formulações.
Amostra n
22 0,904 ± 0,005
22F 0,067 ± 0,019
23 0,705 ± 0,010
23F 0,766 ± 0,014
24 0,987 ± 0,001
24F 0,523 ± 0,454
25 0,984 ± 0,002
25F 0,988 ± 0,002
As curvas de fluxo das formulações 22, 23, 24 e 25 estão ilustradas na Figura 10. Segundo a análise da curva ascendente, aparentemente, as formulações apresentam comportamento newtoniano, porém, segundo a Equação 1 (Tabela 2) todas as formulações apresentam comportamento não newtoniano e pseudoplástico. Portanto, as formulações 24, 25 e 25F se aproximam bastante de um comportamento newtoniano, este encontrado em microemulsões por não apresentarem nenhum tipo de estrutura organizada que possa ser influenciada pela tensão de cisalhamento (LONGO, 2006). Além disso, a Figura 10 mostra que a viscosidade destas formulações foi bem menor quando comparada com as outras.
fluxo que ocorrerá durante a aplicação do produto na pele, facilitando assim a sua utilização (CALIXTO, 2013; CARVALHO, 2009; GAO et al., 2003).
Taxa de cisalhamento (1/s)
0 20 40 60 80 100 120
Tensã o de cisa lh am ent o (P a) 0 10 20 30 40 50 60 70 Ida 22 Volta 22 Ida 23 Volta 23 Ida 24 Volta 24 Ida 25 Volta 25
Figura 10. Reograma das formulações 22, 23, 24 e 25.
Por sua vez, a curva descendente pode se sobrepor à curva ascendente mostrando que o material se recupera rapidamente, classificando-o como tixotrópico tempo independente (FRESNO et al., 2002). As formulações 22, 24 e 25 apresentam
esse comportamento uma vez que sua estrutura inicial é recuperada na curva descendente (volta), essa característica é importante por evitar que o produto escorra após ser aplicado na pele.
35
Figura 11. Reograma das formulações 22 e 22F.
Taxa de cisalhamento (1/s)
0 20 40 60 80 100 120
Tensã o de cisa lh am ent o (P a) 0 5 10 15 20 25 30 35 Ida 23 Volta 23 Ida 23F Volta 23F
Figura 12. Reograma das formulações 23 e 23F. Taxa de cisalhamento (1/s)
0 20 40 60 80 100 120
Nas Figuras 12, 13 e 14 os reogramas mostram que a incorporação do filtro solar nas formulações pode tornar mais fácil a aplicação na pele uma vez que precisará de menos tensão de cisalhamento para começar a fluir. Além disso, o OMC aumentou a viscosidade do sistema nas Figuras 13 e 14.
Taxa de cisalhamento (1/s)
0 20 40 60 80 100 120
Tensã o de cisa lh am ent o (P a) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Ida 24 Volta 24 Ida 24F Volta 24F
Figura 13. Reograma das formulações 24 e 24F.
Taxa de cisalhamento (1/s)
0 20 40 60 80 100 120
Tensã o de cisa lh am ent o (P a) 0 2 4 6 8 10 Ida 25 Volta 25 Ida 25F Volta 25F
37
A partir dos ensaios oscilatórios pode-se analisar a deformação e a recuperação da amostra e a susceptibilidade mecânica após serem aplicadas tensões de cisalhamento. A amostra é submetida a uma tensão de cisalhamento utilizando frequências variáveis, com isso obtém-se informações sobre a viscoelasticidade da amostra (ISSAC et al, 2008).
O módulo de armazenamento (G’) é uma medida da energia acumulada e representa o componente sólido de um material viscoelástico, sendo que este valor é alto quando a formulação tem característica elástica ou altamente estruturada. Já o módulo de perda é uma medida da energia dissipada e representa o componente líquido do mesmo material (CARVALHO et al., 2012).
Frequência (rad/s)
0 20 40 60 80 100 120 140
G
',G
''
(P
a)
100
101
102
103
104
105
G' 22 G'' 22 G' 22F G'' 22F
Figura 15. Variação do módulo de armazenagem G’ e de perda G’’ em função da frequência para 22 e 22F.
Frequência (rad/s)
0 20 40 60 80 100 120 140
G
',G
''
(P
a)
10-3
10-2
10-1
100
101
102
G' 23 G'' 23 G' 23F G'' 23F
39
Frequência (rad/s)
0 20 40 60 80 100 120 140
G ',G '' (P a) 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 102 G' 24 G'' 24 G' 24F G'' 24F
Figura 17. Variação do módulo de armazenagem G’ e de perda G’’ em função da frequência para 24 e 24F.
Frequência (rad/s)
0 20 40 60 80 100 120 140
G ', G '' (P a) 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 102 G' 25 G'' 25 G' 25F G'' 25F
4.4 Análise de perfil de textura (TPA)
A análise do perfil de textura revela características mecânicas da formulação tais como compressibilidade, dureza, adesão e coesão. Sabe-se que a dureza é a resistência máxima à deformação compressional, e a compressibilidade é o trabalho necessário para comprimir a formulação. Portanto, dureza e compressibilidade mostram, respectivamente, a facilidade de aplicação e a facilidade de espalhamento da formulação sobre a pele. A adesividade se refere ao trabalho necessário para superar as ligações entre a formulação e a sonda do equipamento. Contudo, esse parâmetro pode envolver a quebra de ligações coesivas dentro da formulação. Desta forma, pode estar relacionado com a coesão da amostra. Logo, esses parâmetros se relacionam com a adesão da formulação pelo substrato biológico e, por conseguinte, com o maior tempo de retenção da formulação no local de aplicação, sendo uma informação útil para aplicação pretendida (CALIXTO, 2013; CARVALHO et al., 2012;
JONES et al., 1998).
41
Tabela 3. Análise de perfil de textura.
Amostra Dureza
(N) Compressibilidade (N.s) Adesividade (N.s) Coesão 22 0,002 ± 0,001 0,085 ± 0,055 0,001 ± 0 0,829 ± 0,239 22F 0,306 ± 0,014 1,972 ± 0,266 0,013 ± 0 0,690 ± 0,086
Amostras com baixa viscosidade não podem ser analisadas, pois é necessário que a amostra apresente resistência à entrada da sonda (CARVALHO et al., 2012). Por esse motivo as formulações 23, 24 e 25 não puderam ser analisadas.
4.5 Análise da bioadesão in vitro
Os estudos in vitro são muito valiosos na avaliação do comportamento de
formulações de uso tópico com obtenção de dados que possibilitam o entendimento sobre a aplicação na pele, liberação do princípio ativo, retenção e absorção cutânea (ZAMBON, 2011). A pele de orelha de porco é muito utilizada em estudos de in vitro, uma vez que mimetiza a pele humana.
A bioadesão se refere à capacidade da formulação de aderir aos tecidos biológicos. A utilização de sistemas bioadesivos apresenta vantagens como maior retenção na pele, intensificação do contato com o tecido epitelial, diminuição da frequência de aplicação e melhor aceitação pelo paciente (CARVALHO et al., 2012).
como interações hidrofóbicas, ligações de hidrogênio e de van der Waals, que são controladas pelo pH e composição iônica (WOODLEY, 2001).
Na tabela 4 encontram-se os valores de bioadesão de cada formulação com e sem o filtro solar. A partir da análise pode-se observar que a formulação 22 apresenta um valor de bioadesão maior que as outras, comprovando a influência do polímero, o qual foi incorporado em maior quantidade de água que os outros sistemas, formando um hidrogel com excelentes propriedades adesivas.
Tabela 4. Trabalho da força bioadesiva (mN) das formulações. Sistemas Trabalho da força bioadesiva (mN)
22 28,0 ± 2,64
22F 679,3 ± 95,01
23 6,33 ± 2,51
23F 3,67 ± 1,53
24 4,67 ± 1,15
24F 4,67 ± 1,15
25 4,67 ± 0,57
25F 4,67 ± 2,51
43
5. CONCLUSÃO
As análises de microscopia de luz polarizada evidenciaram a presença de estrias, indicativas de fase hexagonal, nas formulações 23 e 27. Entretanto, são necessários testes mais conclusivos para afirmar a presença de tais estruturas, como o ensaio de espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS).
Os ensaios reológicos evidenciaram que a incorporação do OMC nas formulações 23, 24 e 25 pode facilitar a aplicação do produto na pele, pois tais formulações precisaram de menor tensão de cisalhamento para fluir quando comparadas com as formulações sem o filtro solar. Os ensaios oscilatórios evidenciaram que apenas a formulação 22F apresentou propriedade elástica.
Os ensaios de perfil de textura evidenciaram que a incorporação do filtro solar no sistema pode favorecer a retenção da formulação 22 na pele, uma vez que aumentou a adesividade. Além disso, a incorporação do filtro promoveu aumento nos valores de dureza e compressibilidade.
A análise da bioadesão apresentou a formulação 22F como a mais bioadesiva, com resultados significantes quando comparadas com as outras formulações, o que sugere maior retenção na pele.
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